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15分钟Bash脚本进阶指导

2014年04月22日,分类《资源共享》,作者:
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这里的技术技巧最初是来自谷歌的“Testing on the Toilet” (TOTT)。这里是一个修订和扩增版本。

脚本安全

我的所有bash脚本都以下面几句为开场白:

    #!/bin/bash
    set -o nounset
    set -o errexit

这样做会避免两种常见的问题:

  1. 引用未定义的变量(缺省值为“”)
  2. 执行失败的命令被忽略

需要注意的是,有些Linux命令的某些参数可以强制忽略发生的错误,例如“mkdir -p” 和 “rm -f”。

还要注意的是,在“errexit”模式下,虽然能有效的捕捉错误,但并不能捕捉全部失败的命令,在某些情况下,一些失败的命令是无法检测到的。(更多细节请参考这个帖子。)

脚本函数

在bash里你可以定义函数,它们就跟其它命令一样,可以随意的使用;它们能让你的脚本更具可读性:

    ExtractBashComments() {
        egrep "^#"
    } 

    cat myscript.sh | ExtractBashComments | wc 

    comments=$(ExtractBashComments < myscript.sh)

还有一些例子:

    SumLines() {  # iterating over stdin - similar to awk      
        local sum=0
        local line=””
        while read line ; do
            sum=$((${sum} + ${line}))
        done
        echo ${sum}
    } 

    SumLines < data_one_number_per_line.txt 

    log() {  # classic logger
       local prefix="[$(date +%Y/%m/%d %H:%M:%S)]: "
       echo "${prefix} $@" >&2
    } 

    log "INFO" "a message"

尽可能的把你的bash代码移入到函数里,仅把全局变量、常量和对“main”调用的语句放在最外层。

变量注解

Bash里可以对变量进行有限的注解。最重要的两个注解是:

  1. local(函数内部变量)
  2. readonly(只读变量)
    # a useful idiom: DEFAULT_VAL can be overwritten
    #       with an environment variable of the same name
    readonly DEFAULT_VAL=${DEFAULT_VAL:-7} 

    myfunc() {
       # initialize a local variable with the global default
       local some_var=${DEFAULT_VAL}
       ...
    }

这样,你可以将一个以前不是只读变量的变量声明成只读变量:

x=5
x=6
readonly x
x=7   # failure

尽量对你bash脚本里的所有变量使用local或readonly进行注解。

用$()代替反单引号(`)

反单引号很难看,在有些字体里跟正单引号很相似。$()能够内嵌使用,而且避免了转义符的麻烦。

# both commands below print out: A-B-C-D
echo "A-`echo B-`echo C-\`echo D\```"
echo "A-$(echo B-$(echo C-$(echo D)))"

用[[]](双层中括号)替代[]

使用[[]]能避免像异常的文件扩展名之类的问题,而且能带来很多语法上的改进,而且还增加了很多新功能:

操作符 功能说明
|| 逻辑or(仅双中括号里使用)
&& 逻辑and(仅双中括号里使用)
< 字符串比较(双中括号里不需要转移)
-lt 数字比较
= 字符串相等
== 以Globbing方式进行字符串比较(仅双中括号里使用,参考下文)
=~ 用正则表达式进行字符串比较(仅双中括号里使用,参考下文)
-n 非空字符串
-z 空字符串
-eq 数字相等
-ne 数字不等

单中括号:

[ "${name}" > "a" -o ${name} < "m" ]

双中括号

[[ "${name}" > "a" && "${name}" < "m"  ]]

正则表达式/Globbing

使用双中括号带来的好处用下面几个例子最能表现:

t="abc123"
[[ "$t" == abc* ]]         # true (globbing比较)
[[ "$t" == "abc*" ]]       # false (字面比较)
[[ "$t" =~ [abc]+[123]+ ]] # true (正则表达式比较)
[[ "$t" =~ "abc*" ]]       # false (字面比较)

注意,从bash 3.2版开始,正则表达式和globbing表达式都不能用引号包裹。如果你的表达式里有空格,你可以把它存储到一个变量里:

r="a b+"
[[ "a bbb" =~ $r ]]        # true

按Globbing方式的字符串比较也可以用到case语句中:

case $t in
abc*)  <action> ;;
esac

字符串操作

Bash里有各种各样操作字符串的方式,很多都是不可取的。

基本用户

    f="path1/path2/file.ext"  

    len="${#f}" # = 20 (字符串长度) 

    # 切片操作: ${<var>:<start>} or ${<var>:<start>:<length>}
    slice1="${f:6}" # = "path2/file.ext"
    slice2="${f:6:5}" # = "path2"
    slice3="${f: -8}" # = "file.ext"(注意:"-"前有空格)
    pos=6
    len=5
    slice4="${f:${pos}:${len}}" # = "path2"

替换操作(使用globbing)

    f="path1/path2/file.ext"  

    single_subst="${f/path?/x}"   # = "x/path2/file.ext"
    global_subst="${f//path?/x}"  # = "x/x/file.ext" 

    # 字符串拆分
    readonly DIR_SEP="/"
    array=(${f//${DIR_SEP}/ })
    second_dir="${arrray[1]}"     # = path2

删除头部或尾部(使用globbing)

    f="path1/path2/file.ext" 

    # 删除字符串头部
    extension="${f#*.}"  # = "ext" 

    # 以贪婪匹配方式删除字符串头部
    filename="${f##*/}"  # = "file.ext" 

    # 删除字符串尾部
    dirname="${f%/*}"    # = "path1/path2" 

    # 以贪婪匹配方式删除字符串尾部
    root="${f%%/*}"      # = "path1"

避免使用临时文件

有些命令需要以文件名为参数,这样一来就不能使用管道。这个时候 <() 就显出用处了,它可以接受一个命令,并把它转换成可以当成文件名之类的什么东西:

# 下载并比较两个网页
diff <(wget -O - url1) <(wget -O - url2)

还有一个非常有用处的是”here documents”,它能让你在标准输入上输入多行字符串。下面的’MARKER’可以替换成任何字词。

# 任何字词都可以当作分界符
command  << MARKER
...
${var}
$(cmd)
...
MARKER

如果文本里没有内嵌变量替换操作,你可以把第一个MARKER用单引号包起来:

command << 'MARKER'
...
no substitution is happening here.
$ (dollar sign) is passed through verbatim.
...
MARKER

内置变量

变量 说明
$0 脚本名称
$n 传给脚本/函数的第n个参数
$$ 脚本的PID
$! 上一个被执行的命令的PID(后台运行的进程)
$? 上一个命令的退出状态(管道命令使用${PIPESTATUS})
$# 传递给脚本/函数的参数个数
$@ 传递给脚本/函数的所有参数(识别每个参数)
$* 传递给脚本/函数的所有参数(把所有参数当成一个字符串)

提示

使用$*很少是正确的选择。

$@能够处理空格参数,而且参数间的空格也能正确的处理。

使用$@时应该用双引号括起来,像”$@”这样。

调试

对脚本进行语法检查:

bash -n myscript.sh

跟踪脚本里每个命令的执行:

bash -v myscripts.sh

跟踪脚本里每个命令的执行并附加扩充信息:

bash -x myscript.sh

你可以在脚本头部使用set -o verbose和set -o xtrace来永久指定-v和-o。当在远程机器上执行脚本时,这样做非常有用,用它来输出远程信息。

什么时候不应该使用bash脚本

  • 你的脚本太长,多达几百行
  • 你需要比数组更复杂的数据结构
  • 出现了复杂的转义问题
  • 有太多的字符串操作
  • 不太需要调用其它程序和跟其它程序管道交互
  • 担心性能

这个时候,你应该考虑一种脚本语言,比如Python或Ruby。

参考

英文原文:Better Bash Scripting in 15 Minutes



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